某水库坝址工程地质条件及坝型比选研究

摘要：经过对某水库坝址工程地质条件研究，明确该水库坝址存在一定的渗漏及坝基稳定性问题，并给出相应的治理措施。且根据该坝址的工程地质情况，对重力坝及面板堆石坝两种坝型进行比选，并选择了更为优异的混凝土重力坝为坝型。

关键词：工程地质条件;绕坝渗漏;坝基稳定性;坝型比选

1 工程概况

某水库位于六盘水市钟山区大湾镇，距六盘水市约33km，交通较为便利。水库校核洪水位1903.3m，总库容万908万m3，正常蓄水位为1902m，相应库容为857万m3，兴利库容784万m3，最大坝高79.5m。水库主要任务是向下游大湾工业园区及其周边村寨供水，同时兼顾部分农田灌溉。

2 水库坝址工程地质条件

2.1 地形地貌

该水库坝址位于跌摸捞沟口下游约250m，关门山上游约380m，河谷呈基本对称宽“V”型，两岸坡地形坡度高程1910m以下35°～45°，左岸高程1910m以上10°～15°，右岸1910m以上20°～25°。左岸坡地形较顺直，右岸上、下游发育有冲沟，负地形较突出，坝址河段河床平直。

2.2 地层岩性

经现场地质调查及ZK2钻孔揭示，坝址分布地层岩性单一。左岸坡在高程1930m以上缓坡分布残积、残坡积粘土夹碎石，铅直厚度2～3m，以下零星分布殘坡积碎石土。右岸坡分布残坡积碎石土，铅直厚度2～4m。河床分布冲洪积砂砾石夹漂石、块石，铅直厚度4.0～5.0m。河床及两岸坡分布基岩均为二叠系上统峨眉山组（P2β）深灰色、暗绿色隐晶至细晶厚层块状玄武岩及凝灰质玄武岩，底部（河床段埋深约50m）夹凝灰岩。

2.3 地质构造及物理地质现象

坝址河床无断层构造通过，为简单的单斜构造，似层面产状为N55°W/SW∠15°～30°，倾右岸偏下游，河谷为斜向谷。坝址地质构造主要表现为岩体节理裂隙。经勘察，坝址物理地质现象不明显，主要表现为局部浅层岩体卸荷、岩体风化、岸坡残积及残坡积覆盖层堆积，均不突出，无较大规模的不良物理地质现象存在。岩体风化主要在左、右岸坡中上部表现较突出，根据岩体节理裂隙发育程度、颜色及光泽度、破碎情况等，河床强风化下限铅直深度2～4m，左岸强风化下限铅直深度6～12m、水平深度10～30m，右岸强风化下限铅直深度8～10m、水平深度8～20m。

2.4 岩溶水文地质

坝址岩溶水文地质条件简单，由于坝址分布二叠系上统峨眉山组（P2β）玄武岩非可溶岩层组，无岩溶发育，也无岩溶地下水，地下水主要为浅层基岩裂隙水及覆盖层孔隙水，经短暂循环后排泄补给河水，坝址处河流为补给型。

3 坝址工程地质条件初步评价

3.1 坝基条件

坝址河床分布冲洪积砂卵砾石层，经地质测绘及钻孔揭露，厚4.0～5.0m，结构松散，其承载力不能满足建坝要求，不能作为大坝基础，须开挖清除。下伏基岩为二叠系上统峨眉山组（P2β）厚层块状玄武岩，凝灰岩软质岩。据钻孔揭示及压水试验资料，岩体风化不突出，强风化层较薄，铅直深度为2～4m。强风化层岩体节理裂隙发育，岩体较破碎，完整性较差，坝基岩体质量为BIV2类，不宜作为刚性重力坝坝基，也不宜作为面板堆石坝趾板基础，建议开挖清除。弱风化层岩体节理裂隙也较发育，但多呈剪性，闭合性性较好，岩体整体较完整，层厚为6～8m，坝基岩体质量为BIII2类岩体，是各种坝型的良好坝基持力层。

3.2 边坡条件

左岸高程1910m以上地形较平缓，坡度10°～15°，分布厚度不大的残积、残坡积碎石土。在高程1910m以下地形坡度35°～45°，基岩基本裸露。岸坡分布地层岩性均为二叠系上统峨眉山组（P2β）玄武岩，厚层块状结构，自然边坡稳定。开挖边坡总体为岩质边坡，岩体似层产状总体倾右岸偏下游，但倾角较平缓，在弱风化以下闭合性较好。强风化层岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，完整性较差，但分布厚度不大。边坡岩体无不利稳定的长大结构面或结构面组合，开挖边坡整体稳定性较好，边坡稳定主要是浅层强风化岩体的局部失稳。结合自然边坡稳定坡度，建议开挖边坡比：覆盖层1∶1～1.5，强风化岩体1∶0.75～1;弱风化岩体1∶0.5～0.75。并采取喷锚支护处理。

右岸岸坡地形坡度35°～45°，在高程1910m以下分布厚2～3m的残积、残坡积覆盖层，基岩基本裸露，地层岩性均为二叠系上统峨眉山组（P2β）玄武岩，厚层块状结构，自然边坡稳定。开挖边坡总体为岩质边坡，岩体似层产状总体倾右岸偏下游，但倾角较平缓，在弱风化以下闭合性较好。强风化层岩体节理裂隙较发育，岩体较破碎，完整性较差，但分布厚度不大。边坡岩体无不利稳定的长大结构面或结构面组合，开挖边坡整体稳定性较好，边坡稳定主要是浅层强风化岩体的局部失稳。结合自然边坡稳定坡度，建议开挖边坡比∶强风化岩体1∶0.75～1;弱风化岩体1∶0.5～0.75。并采取喷锚支护处理。

3.3 防渗条件

坝址河床及左、右岸分布地层均为二叠系上统峨眉山组（P2β）玄武岩，为非可溶岩可靠隔水层。经水库渗漏分析，水库不存在左、右岸低邻谷及坝址深部渗漏问题，仅存在坝基（肩）浅层的绕坝渗漏问题，渗漏形式为基岩裂隙型渗漏，须作防渗处理，具体防渗方案为：以正常蓄水位为防渗顶界，防渗底界以岩体透水率≤3Lu为控制标准，考虑到坝基渗透稳定情况，建议按2/3倍坝高考虑防渗底界。两岸以正常蓄水位水平嵌深至弱风化岩体50m为防渗端点，河床段拟定防渗底界高程为1770m，即嵌深建基面以下约53m。坝址防渗线全长约300m，防渗面积为17500m2。

4 坝型选择

4.1 坝型适宜性分析

从地形条件分析，坝址河谷呈基本对称宽“V”型，岸坡地形坡度为35°～45°，左岸坡在1910m以上较平缓，右岸坡总体一致。河谷在正常蓄水位1902m时对应谷宽为190m，宽高比为2.8∶1。两岸坡地形不顺直，上、下游均发育有切深不等的冲沟，岸坡负地形较突出。地形条件不宜建拱坝，适宜建重力坝和面板堆石坝，以下针对这两种坝型方案进行工程地质条件比较。

4.2 坝型工程地质条件比较

4.2.1 重力坝

根据坝址区地形地貌、地质岩性等地质条件，结合水工建筑物特性及布置要点推荐坝址适宜建重力坝。经分析，坝址岩体发育节理裂隙多呈剪性、且短小、贯穿性差，似层面不平直、光滑，具有一定的咬合力，坝基基本不存在深层抗滑穩定问题，坝基岩体承载力可满足坝基要求，进行相应的防渗处理和加固后，可作为建基岩体建议设计根据提供的抗滑稳定破坏模式及地质参数进行稳定性验算复核。根据现场地质调查，坝肩边坡基本为岩质边坡，因岩层产状较平缓，似层面发育不明显，开挖边坡整体稳定性较好。由于强风化层岩体节理裂隙较发育、岩体较破碎，开挖边坡卸荷危岩体崩塌、掉块等局部失稳问题，但坡不高，稳定问题不突出，进行放坡开挖及喷锚支护处理即可。

4.2.2 面板堆石坝

趾板基础：河床覆盖层结构松散，不能作为趾板基础，须清除。岸坡基岩多出露，强风化层岩体河床铅直下限深度2～4m，基础开挖量不大，基础置于弱风化层岩体上部或强风化岩体下部即可;堆石体基础：堆石坝对坝基承载力要求不大，但河床砂砾石覆盖层为松散结构，不能作为坝基基础，须开挖清除，基础置于基岩上即可。

溢洪道边坡：根据地形条件，溢洪道布置于左岸，开挖边坡基本为岩质边坡，边坡无不利稳定的结构面或结构面组合，边坡整体稳定。由于强风化层岩体裂隙较发育、岩体较破碎，开挖边坡存在卸荷危岩体崩塌、掉块等局部失稳问题。因开挖边坡较高，稳定问题较突出，需进行放坡开挖及喷锚支护处理。

4.3 坝型比选

根据工程区域地形及地质条件等条件重力坝工程地质条件与面板堆石坝基本一致，只是面板堆石坝方案由于溢洪道开挖存在的边坡稳定问题较重力坝方案突出。因此，推荐碾压混凝土重力坝方案作为该水库坝型。

5 结语

通过以上研究可知：某水库地形地质条件较为复杂，边坡完整性较差，但稳定性较好;存在坝基（肩）浅层的绕坝渗漏问题，需做防渗处理。根据坝址工程地质条件，得出刚性重力坝优于面板堆石坝，因此选用重力坝为坝型。

参考文献：

[1]马智平，张龙超.陇县南峡沟水库工程坝址及坝型比选研究[J].陕西水利，2019（02）：169172.

[2]任梦宁，杨聚利，任培琦.老挝南俄4水电站坝址工程地质条件及坝型比选[J].资源环境与工程，2017，31（05）：585589.

项目：六盘水师范学院创新创业项目（201881）

作者简介：罗欢（1997），男，主要从事地质工程相关工作。

*通讯作者：熊灿娟（1987），女，贵州大方人，主要从事地质类相关教学与研究。